پودر زباله شیشه به عنوان جایگزین نسبی سیمان برای فعالیت های سیمانی مقاوم
چکیده
سالانه میلیون ها تن زباله شیشه ای در سراسر جهان تولید می شود. وقتی که شیشه به عنوان ماده زائد می شود به عنوان مواد خاکریزی در دسترس قرار می گیرد و چون در محیط تجزیه نمی شود ماده نامقاومی است. شیشه در اصل متشکل از سیلیکا است. استفاده از زباله شیشه ای به شکل آسیاب شده در سیمان به عنوان جایگزین سیمان می تواند مرحله مهمی در راستای توسعه سیستم های زیر ساختار مقاوم ( دوستدار محیط – مقرون به صرفه از جهت اقتصادی و انرژی ) باشد .وقتی که زباله شیشه ای به صورت آسیاب شده و به صورت میکرو ذرات در می آیند ، انتظار می رود که واکنش های پوزولانی با هیدرات سیمان اتفاق بیفتد و هیدرات سیلیکات کلسیم ثانویه (C–S–H). شکل بگیرد. در این تحقیق ، ویژگی های شیمیایی شیشه های رنگی و شفاف ارزیابی شده اند. تحلیل شیمیایی نمونه های شیشه و سیمان با استفاده از تکنیک فلورسانس اشعه ایکس XRF انجام شد و مشخص شد که اختلافات جزئی ساختاری در بین شیشه های شفاف و رنگی وجود دارد. آزمایشات مقاومت کشش و جریان بر روی ملات و سیمان با افزودن 0–25% شیشه آسیاب شده انجام می شود که در آن نسبت ( شیشه + سیمان ) برای تمام سطوح جایگزینی یکسان در نظر گرفته می شود. با افزایش مقدار شیشه ، جریان ملات هم افزایش جزئی خواهد داشت در حالی که تاثیر جزئی بر کارایی سیمان مشاهده می شود. برای ارزیابی تاثیرات پوزولان و بسته بندی ، آزمایشات بیشتر با جزئیات ترکیب یکسان و مقدار ترکیب ارتجاع پذیر 1 درصد ( وزن سیمان ) انجام شده است و افزایش در مقاومت کششی ملات های دارای ترکیب مشاهده شده است. همانند ملات درست شده ، نمونه های مکعب نیز برای بررسی مقاومت ( برای بازه بررسی 1 ساله ) آماده شدند. نتایج به دست آمده از آزمایش کشش بیانگر این هستند که ملات شیشه بازیافتی و سیمان مقاومت کششی بیشتری در مقایسه با نمونه های کنترل دارند. جایگزینی 20% سیمان با زباله شیشه ای از نظر هزینه و محیطی مقرون به صرفه هستند.
1. مقدمه
تا سال 2005 ، مقدار جهانی تولید زباله شیشه ای حدود 130 میلیون تن براورد شده است که از این مقدار سهم اتحادیه اروپا – چین و آمریکا به ترتیب 33 ، 32 و 20 میلیون تن می باشد ( IEA,2007 راشد 2014). چون این ماده در طبیعت تجزیه نمی شود ، پسماندهای شیشه به عنوان خاکریزی تاثیرات محیطی دارند و می توانند پرهزینه باشند.
اقدامات و فعالیت های ساختمانی مقاوم به معنای مدیریت ساخت ومسئولیت پذیری در محیط های ساختمانی سالم با در نظر گیری کارایی منابع و بوم شناسی می باشد ( پلسیس 2007 ). سیمان به دلیل مقرون به صرفه بودن و دسترسی ساده ماده اصلی ساختمانی در سراسر جهان است و تاثیراتی بر محیط دارد (نیک 2008). سیمان ساخته شده ( ترکیبات اصلی مورد استفاده برای تولید سیمان ) از منابع اصلی انتشار گازهای گلخانه ای هستند ( ایمبابی و همکاران 2012). استفاده از مواد سیمانی مکمل SCM برای ساخت سیمان یک روش موثر برای کاهش تاثیرات محیطی این صنعت است. پسماندهای صنعتی متعدد با موفقیت به عنوان SCM مورد استفاده قرار می گیرند و از جمله آنها می توان به سیلیکافوم SF – مواد حاصا از انفجار کوره - تفاله(GGBS) – و خاکستر اشاره کرد ( اسلام و همکاران 2011 – ایمبابی و همکاران 2012). این مواد برای ساخت سیمان ترکیبی استفاده می شوند و می توانند مقاومت سیمان – کشش کوتاه مت و طولانی مدت – کارایی و مزایای اقتصادی را افزایش دهند.
4. نتیجه گیری
ساختار شیمیایی پودر شیشه های شفاف و رنگی بسیار مشابه هستند و مواد موجود در آنها تحت عنوان مواد پوزولانی دارای استاندارد ASTM هستند. با توجه به اینکه ماهیت شفاف تری در شیشه ها وجود دارد ، جریان ملات با توجه به افزایش مقدار پودر شیشه افزایش جرئی دارد. مقدار بهینه شیشه با در نظر گرفتن ملات 20% و مقاومت کششی سیمان در 90 روز تعیین می شود. در این مدت ، مقاومت کششی کمی بیشتر (2%) از نمونه های کنترل است. در مجموع ، با در نظر گرفتن عملکرد مشابه با مواد جایگزین ، افزودن شیشه می تواند باعث کاهش هزینه تولید سیمان تا 14% شود. به علاوه ، تولید هر 6 تن سیمان دارای پودر شیشه منجر به کاهش انتشارات دی اکسید کربن حاصل از تولید سیمان و حفظ قابل توجه محیط از طریق کاهش انتشارات گازهای گلخانه ای و تولید مواد خاص می شود. در مجموع، محیط های سطحی دارای زباله های شیشه ای پودری باعث تغییر واکنش های انرژی جنبشی در واکنش های پوزولانی با استفاده از مواد قلیایی موجود قبل از تولید ژل ASR می شوند. به هر حال ، تحقیق بیشتر در مورد مقاومت و جنبه های ASR سیمان دارای شیشه برای پیشنهاد این مواد در فعالیت های تولید سیمان مقاوم نیاز است.
Abstract
Million tons of waste glass is being generated annually all over the world. Once the glass becomes a waste it is disposed as landfills, which is unsustainable as this does not decompose in the environment. Glass is principally composed of silica. Use of milled (ground) waste glass in concrete as partial replacement of cement could be an important step toward development of sustainable (environmentally friendly, energy-efficient and economical) infrastructure systems. When waste glass is milled down to micro size particles, it is expected to undergo pozzolanic reactions with cement hydrates, forming secondary Calcium Silicate Hydrate (C–S–H). In this research chemical properties of both clear and colored glass were evaluated. Chemical analysis of glass and cement samples was determined using Xray fluorescence (XRF) technique and found minor differences in composition between clear and colored glasses. Flow and compressive strength tests on mortar and concrete were carried out by adding 0–25% ground glass in which water to binder (cement + glass) ratio is kept the same for all replacement levels. With increase in glass addition mortar flow was slightly increased while a minor effect on concrete workability was noted. To evaluate the packing and pozzolanic effects, further tests were also conducted with same mix details and 1% super plasticizing admixture dose (by weight of cement) and generally found an increase in compressive strength of mortars with admixture. As with mortar, concrete cube samples were prepared and tested for strength (until 1 year curing). The compressive strength test results indicated that recycled glass mortar and concrete gave better strength compared to control samples. A 20% replacement of cement with waste glass was found convincing considering cost and the environment.
1. Introduction
As of 2005, the total global waste glass production estimate was 130 Mt, in which the European Union, China and USA produced approximately 33 Mt, 32 Mt and 20 Mt, respectively (IEA, 2007; Rashed, 2014). Being non-biodegradable in nature, glass disposal as landfill has environmental impacts and also could be expensive.
Sustainable construction practice means creation and responsible management of a healthy built environment considering resource efficiency and ecology (Plessis, 2007). Being versatile and economical, concrete became prime construction material over the world, however, it has impacts on the environment (Naik, 2008). Manufacturing of cement (key ingredient used for the production of concrete) is a major source of greenhouse gas emissions (Imbabi et al., 2012). The use of supplementary cementitious materials (SCMs) to offset a portion of the cement in concrete is a promising method for reducing the environmental impact from the industry. Several industrial byproducts have been used successfully as SCMs, including silica fume (SF), ground granulated blast furnace slag (GGBS) and fly ash (Islam et al., 2011; Imbabi et al., 2012). These materials are used to create blended cements which can improve concrete durability, early and long term strength, workability and economy (Detwiler et al., 1996).
4. Conclusion
The chemical composition of clear and colored glass powders are very similar and the materials could be declared as pozzolanic material as per ASTM standard. Being cleaner in nature, the flow of glass replaced mortar was found to be increased slightly with glass powder content. The optimum glass content is 20% considering mortar and concrete compressive strength at 90 days. In this age the compressive strength was found slightly higher (2%) than the control concrete specimen. In general, considering the similar performance with replaced material, glass addition can reduce cost of cement production up to 14%. In addition, production of every six ton glass powder concrete results in the reduction of each ton CO2 emission from cement production and save the environment significantly by reducing green-house gas and particulate production. Generally, the high surface area of milled waste glass changes the kinetics of chemical reaction toward beneficial pozzolanic reaction utilizing the available alkalis before production of a potential ASR gel. However, further research on durability and ASR aspects of glass replaced concrete is required to suggest this material for sustainable concrete practice.
چکیده
1. مقدمه
2. مواد و روش ها
2.1 مواد
2.2 آزمایش جریان روی ملات
2.3 ارزیابی مقاومت
3. نتایج و بحث
3.1 ساختار شیمیایی پودر شیشه و سیمان
3.2 آزمایش ملات
3.3 مقاومت فشردگی سیمان
3.4 ملاحضات محیطی و مالی
4. نتیجه گیری
Abstract
1. Introduction
2. Materials and methods
2.1. Materials
2.2. Flow test on mortar
2.3. Strength evaluation
3. Result and discussion
3.1. Chemical composition of glass powder and cement
3.2. Mortar work
3.3. Concrete compressive strength
3.4. Environmental and financial considerations
4. Conclusion
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه